Lasi ohjaamot ovat muuttaneet ilmailun korvaamalla analogiset mittarit digitaalisilla näyttöillä, jotka yhdistävät lennon, navigointi, moottori ja järjestelmätiedot yhtenäiseen käyttöliittymään. Nämä suuret näytöt parantavat pilottitilanteiden tuntemusta, vähentävät mittaripaneelin painoa ja yksinkertaistavat huoltoa. Kuitenkin, kun ilma-aluksesta tulee entistä sähköisempi ja kantamavaatimukset kasvavat, ohjaamonäytön tehonoton minimoimisesta on tullut kriittinen suunnittelutavoite. Näyttöteknologian, optiikan ja tehonhallinnan viimeaikaiset innovaatiot tuottavat merkittäviä energiansäästöjä uhraamatta turvallisuutta koskevan kriittisen lentotoiminnan kirkkuutta, kontrastia tai luotettavuutta.

Näytön tehonkulutuksen perusteet

Innovaatioiden arvostamiseksi se auttaa ymmärtämään, missä tehoa käytetään ohjaamonäytössä. Tyypillinen avoniikka-laatuinen LCD-näyttö perustuu taustavaloyksikköön (usein LED-pohjainen), joka voi vastata 70.80% kokonaisnäytön tehosta. Nestekidekerros, logiikkalevy, kosketussuojaus ja ympäristön valoanturit vaikuttavat pienempiin jakeisiin. Taustavalotehon vähentäminen samalla kun säilytetään luettavuutta kirkkaassa auringonvalossa on keskeinen haaste. Paneelin siirrettävyys, polarizer-tehokkuus ja adaptiiviset algoritmit mahdollistavat nyt näyttöjen avulla käyttökelpoisen valaistuksen, jossa on paljon vähemmän sähköä.

Ohjaamossa olevat orgaaniset valodiodit (OLED)

Oled-näytöt lähettävät valopikselin pikseliltä, jolloin taustavalon tarve poistuu. Tämä arkkitehtuuri tarjoaa luonnostaan erinomaiset mustat tasot ja kontrastit, jotka voivat vähentää yötoiminnan havaitsemaa kirkkausta. Viimeaikaiset ilmailu-laatuiset OLED-levyt käyttävät fosforoivaa orgaanista materiaalia, joka saavuttaa korkeamman valotehon kuin aikaisemmat loisteputket. Valmistajat ovat myös kehittäneet ajojärjestelmiä, jotka sammuttavat pikseleet kokonaan pimeällä alueella, leikkaavat jopa 50% verrattuna vastaavaan LCD-näyttöön, joka näyttää saman kuvan.

Kestävyys ja sertifiointien edistyminen

Historiallisesti, OLEDit kärsivät lyhyemmästä eliniästä ja alttiudesta kosteudelle ja UV-säteilylle. Uudet kapselointitekniikat . Mukaan lukien ohutkalvoesteet ja getter-kerrosten . Ne ovat pidentäneet käyttöikää yli 50 000 tuntia ohjaamo-olosuhteissa. Yritykset, kuten []Universal Avionics[], ovat alkaneet sertifioida OLED-ohjaimia varten toissijaisia näyttöjä yrityssuihkuille, mikä osoittaa, että teknologia voi täyttää DO-160 ympäristötestistandardit.

Power Säästöt yö- ja hämärä skenaarioissa

Koska oled-tehovaa'at, joissa on keskimääräinen pikselin kirkkaus, näkyvä näyttö, jossa on kirkas teksti, voi kuluttaa huomattavasti vähemmän tehoa kuin taustavalaistu LCD-näyttö, kun sitä pidetään vastaavana kirkkautena. Näitä säästöjä käytetään suoraan lentäjinä yöllä tai mittariolosuhteissa, sillä vähentynyt sähkökuorma helpottaa lentokoneen generaattorin ja paristojen kysyntää.

Ennakkoon vähätehoisten nestekidenäyttöjen

Vaikka OLED-laitteet saavat vetovoiman, LCD-laitteet ovat edelleen hallitseva teknologia ensisijaisten lentonäytöjen osalta, koska niiden luotettavuus, laaja lämpötila-alue ja vakiintunut toimitusketju ovat osoittautuneet luotettaviksi. LCD-tekniikan innovaatiot kurovat edelleen umpeen tehokkuuskuilun.

Transflektiiviset ja heijastavat LCD-paneelit

Transflektiiviset LCD-näytöt sisältävät osittain heijastavan kerroksen nestekiteen takana. Kirkkaassa ympäristövalossa näyttö heijastaa ulkoista valoa valaisemaan kuvaa, jolloin taustavalo voidaan himmentää tai sammuttaa kokonaan. Uusissa arkkitehtuurissa käytetään segmentoitua heijastavaa polarizeria, joka parantaa heijastuvuutta vähentämättä säteilevyyttä taustavalon ollessa päällä. Nämä paneelit voivat vähentää taustavalon tehoa 30..60% tyypillisessä päiväsaikaan ohjaamon valaistuksessa.

Matalatehoiset TFT-taustakoneet

Ohutkalvotransistori (TFT) takatasot ovat siirtyneet amorfisesta piistä matalan lämpötilan polypii (LTPS) ja indium galliumsinkkioksidi (IGZO) -materiaaleihin. IGZO TFT:t mahdollistavat suuremman elektronin liikkuvuuden, mikä mahdollistaa pienemmät transistorit ja alemmat portin jänniteet. Tuloksena on kunkin pikselin vaihtamiseen tarvittavan tehon väheneminen, mikä tuo 15.25 prosentin säästön perinteisiin a-si-taustaisiin tasoihin verrattuna.

Mukautuva kirkkaus ja dynaaminen taustavalon ohjaus

Nykyaikainen lasi ohjaamot käyttävät useita huoneen valosensoreita sijoitettu häikäisysuoja ja ympäri kehys mitata ohjaamon valaistus. Nämä lukemat syöttää ohjausalgoritmi, joka säätää näyttää valaistuksen jatkuvasti . kirkkaampi suorassa auringonvalossa, himmentää overcast olosuhteissa, ja hyvin hämärä yöllä. Parhaat toteutukset sisältävät myös pilotti asetukset ja voidaan ohittaa. Tämä adaptiivinen lähestymistapa voi leikata keskimääräinen taustavalon teho 40% verrattuna kiinteä manuaalinen asetus.

Alue ja paikallinen himmeneminen

Sen sijaan, että koko taustavaloa säädettäisiin yhtenä lohkona, jotkin kehittyneet LCD-laitteet jakavat taustavalon kymmeniin tai satoihin yksilöllisesti ohjattuihin vyöhykkeisiin. Himmentävillä vyöhykkeillä, jotka vastaavat näytön kuvaa (esim. taivas horisontin yläpuolella), järjestelmä säästää tehoa säilyttäen samalla korkean kirkkauden kriittisille datakentille, kuten lentonopeuksille ja korkeuskorkeuksille. Vyöhyke on erityisen tehokas suurilla panoraamaohjaamonäytöillä.

Dynaaminen refresh rate -hallinta

Ei kaikki ohjaamon näyttö sisältöä muuttuu samalla nopeudella. Staattiset sivut . . kuten moottorin synoptic näytöt tai järjestelmän tila sivut . Vaaditaan vain satunnaisia päivityksiä, kun liikkuvat kartta näyttää tai maasto välttelyä näköalat voi päivittää 30 kertaa sekunnissa. Moderni näyttö ohjaimet voivat vaihdella virkistysnopeus per-sovellus perusteella, jolloin staattisen sisällön kehysnopeus on niin alhainen kuin 1 1055 Hz. Tämä vähentää käsittelykuormaa ja määrä taustavalon pulssit sekunnissa, leikkaa logiikka aluksella teho 10..

Hienostuneet voimanhallintaarkkitehtuurit

Näyttöpaneelin lisäksi sähkönhallintaelektroniikka on tullut energiatehokkuuteen keskeiseksi. Järjestelmät sisältävät nyt erittäin tehokkaita LED-ajureita, joissa on synkronoitu korjaus ja digitaalinen himmentäminen, joka poistaa lineaaristen virtasäätimien hävikit. Jotkut arkkitehtuurit jakavat yhteisen virtaväylän useiden näyttöjen välillä, jolloin yksi tehokas muunnin voi toimittaa useita yksiköitä, ja jokainen näyttö.

Lento-vaihe-adaptiiviset tehoprofiilit

Ulos nouseva lähestymistapa on räätälöidä näytön tehon käyttö lennon vaiheeseen. Taksin ja nousun aikana, kun ympäristön valo on korkea ja ohjaajan huomio on eteenpäin, näytöt voivat ajaa maksimaalista kirkkautta. Risteilyssä, kun ohjaamo on tyypillisesti tummempi, tehoa voidaan vähentää. Laskeutumisen ja lähestymisen aikana järjestelmät palautuvat korkeammalle kirkkauteen. Tämä automaattinen profilointi, joka perustuu lento-osan logiikkaa avioniikkabussissa, voi säästää lisäksi 10..15% koko tyypillisen lennon.

Lämpöjohtaminen ja sen rooli tehokkuuden kannalta

Tehokas lämpösuunnittelu vähentää aktiivisen jäähdytyksen tarvetta, joka kuluttaa itse energiaa. Uusissa näyttökoteloissa käytetään lämpöputkia ja vaihevaihdemateriaaleja lämmön levittämiseksi ledeistä ja elektroniikkaa runkorakenteeseen. Passiivinen jäähdytys mahdollistaa näyttöjen toiminnan ilman tuulettimia, sähkövedyn komponenttien poistamisen ja luotettavuuden parantamisen. Jotkut mallit kierrättävät myös hukkalämpöä lämmittääkseen näyttöä kylmässä vedessä, mikä vähentää lämmitystehoa, jota LCD-nesteen toiminta muuten edellyttää.

Kestävyys- ja sertifiointihaasteet

Energiatehokkaiden teknologioiden on selviydyttävä ankarasta ilmailuympäristöstä: tärinästä, kosteudesta, nopeasta paineista ja lämpötilan äärirajoista −55 °C:sta +70 °C:seen. Erityisesti ASED-laitteille on tehtävä tiukemmat pätevyystestit eliniän aikana, kun staattisen symboliogen aiheuttama paine ja palamiskestävyys on korkea. Valmistajat suorittavat nopeutettuja ikääntymistestejä, jotka simuloivat vuosien toimintaa osoittaakseen, että tehokkuus ei parane turvallisuuden kustannuksella. Sääntelyelimet, kuten Euroopan unionin lentoturvallisuusvirasto (EASA)[] ja FAA vaativat DO-160:n noudattamista ja asiaankuuluvaa suunnitteluvarmennustasoa (DAL) jokaiselle näytölle.

Tulevaisuuden Suunnat: MicroLED ja ePaper

Kaksi uutta teknologiaa lupaa lisää tehokkuushyppyjä. MicroLED-näytöt käyttävät mikroskooppisia epäorgaanisia LED-valoja yksittäisinä pikseleinä, yhdistämällä OLED-valojen emisetiiviset edut suurempaan kirkkauteen, pidentymiseen ja palonkestävyyteen. PrototyyppimikroLED-paneelit ohjaamoille ovat osoittaneet huippuluminanssia yli 2000 cd/m2 samalla kun ne kuluttavat vähemmän kuin puolet vastaavan OLED-valonlähteen tehosta. Haasteet ovat edelleen massansiirron tuotoksissa ja värien tasaisuudessa, mutta suuret avioniikkatoimittajat investoivat voimakkaasti.

Elektroforeettiset näytöt . yleisesti tunnetaan ePaper . Tarjoa heijastava vaihtoehto ultra-low teho, kuluttaa energiaa vain silloin, kun kuva muuttuu. Niitä harkitaan toissijaisten näyttöjen kuten tarkistuslistoja tai sääkarttoja, joissa hidas päivitysnopeus ovat hyväksyttäviä. Kun kontrastisuhteet lähestyvät 15:1 ja kyky säilyttää kuvan loputtomiin nollateholla, ePaper voisi toimia varmuuskopiointi tai täydentää näyttö vaatii mitätön sähköinen kuormitus.

Järjestelmän ja tason integrointi ja tulevaisuuden ohjaamokäsitteet

Näytön tehokkuutta ei voida tarkastella erikseen. Seuraavan sukupolven ilma-alusten arkkitehtuurit käyttävät keskitettyä laskentaalustaa, joka ajaa useita näyttöjä yhdestä grafiikkaprosessorista, mikä vähentää tarpeettomia virtapiirien ja sähkön muuntaminen hävikit. Yhdessä pienempitehoisten näyttötekniikoiden kanssa nämä integroidut järjestelmät voivat leikata koko avionics näytön tehon budjetti 30..50% verrattuna perinteiseen federated lähestymistapaan. Sähkö- ja hybridisähköisten ilma-alusten, jokainen watin säästää laajentaa alueen ja vähentää akun kokoa.

Päätelmät

Innovointia näyttö energiatehokkuuden ovat muokkaamalla lasi ohjaamon suunnittelu. Algoritmeista ja transflektiivisista LCD-laitteista mukautuviin kirkkausalgoritmeihin ja lento-vaihetehon hallintaan, teollisuus tuottaa mitattavissa olevia vähennyksiä sähkönkulutuksessa vaarantamatta turvallisuutta tai luettavuutta. MikroLED- ja ePaper-teknologioiden kypsyessä seuraavan vuosikymmenen aikana saadaan vielä enemmän hyötyä. Lentokonevalmistajille, toiminnanharjoittajille ja lentäjille nämä edistysaskeleet merkitsevät pidempiä tehtäviä, polttoaineen polttamista ja ilmailun kestävämpää tulevaisuutta, joka näkyy entistä selkeämmän, kirkkaamman ja tehokkaamman ikkunan kautta lentokannelle.